土壤钾 (K)钙 (Ca) 镁 (Mg)离子传感器监测基础阳离子

本节中描述的碱阳离子包括钾 (K)、钙 (Ca) 和镁 (Mg)。
 
碱阳离子的形式和功能
基本阳离子的形式
K：K +
Ca：Ca 2+
Mg：Mg 2+ 基础阳离子的功能
钾
 
参与多种酶促反应
在能量化合物合成中的作用
植物内碳水化合物易位所需
参与调节蒸腾过程中的气体交换和水的关系
钙
 
细胞壁的重要组成部分
影响细胞壁的通透性
参与细胞生长
参与植物内碳水化合物和养分的转运
镁
 
叶绿素的必要成分，是光合作用的场所
参与蛋白质合成
参与化学合成的能量传递
 
没有有机形式的钾、钙和镁。相反，这些营养素仅以其阳离子形式（K+、Ca2+、Mg2+）存在。请注意，钾只有一个正电荷，而钙和镁有两个正电荷。我们将钾称为单价阳离子，将钙和镁称为二价阳离子。
 
钾：
有四个循环与钾有关。
 
首先，钾是几种土壤矿物质的组成部分。
其次，钾可以在膨胀的粘土矿物（即蒙脱石）的结构内被捕获，这被称为钾固定。
第三，钾保持在阳离子交换能力上。
最后，土壤溶液含有易于植物吸收的钾。
矿物钾
土壤中的大部分钾以矿物质形式存在，如长石和云母。在钾循环中，矿物质钾向其他状态的转移是一个非常缓慢的过程。从本质上讲，矿物质 K 在单个生长季节不能用于植物吸收。
 
捕获的 K
钾也可以被困在膨胀的粘土矿物的结构中。这个捕获的 K 称为“固定 K”。“固定 K”不应与氮“固定”混淆。当发生固氮时，植物可利用的氮增加。相比之下，固定 K 目前不能用于植物吸收。尽管“固定钾”可以随着时间的推移慢慢变得可用，但通常在一种作物的生长季节内是不可用的。然而，固钾并不总是被视为一种损失，因为它可以为未来的作物季节保存钾。
 
可交换 K
可交换部分包括由土壤颗粒的阳离子交换能力保留的钾。可交换钾与土壤溶液钾处于平衡状态，并且随着钾的去除，可迅速补充土壤溶液。
 
解决方案K
这个分数代表可以被植物直接从土壤溶液中去除的钾。
 
土壤溶液中钾的归宿
植物吸收只是土壤溶液中钾的一种可能命运。钾是土壤中的一种流动养分，可能是：
 
失去了浸出
被土壤颗粒保留
沉淀为次生矿物
影响 K 可用性的因素：
土壤中含钾矿物质的量：与固有钾含量低的土壤相比，固有钾矿物质含量高的土壤通常具有更高的钾含量。
土壤中粘土矿物的类型：由于高度风化的粘土通常具有较低的阳离子交换能力，因此这些土壤中的可交换钾可能有限。
土壤水分：钾主要通过扩散穿过土壤。在足够的水分含量下，扩散发生得更快。另一方面，过多的水分会导致钾浸出。由于浸出是钾损失的一个来源，因此应尽量减少。
土壤温度：温暖的温度会加速钾从含钾矿物质中的释放。因此，矿物钾和“固定”钾在较高温度下变得更快。
曝气：植物需要充足的氧气来吸收钾。
土壤酸碱度：
在酸性条件下，铝和锰的毒性可能会导致根系发育不良，从而阻碍钾的吸收。当酸性土壤加石灰时，由于阳离子交换容量的增加，可交换钾增加。
如果钙和镁的含量过多，则阳离子交换容量的钾饱和度会因与钙和镁的竞争增加而降低。
钙：
钙循环由三个组成部分组成。他们是：
 
钙沉淀
可交换钙
溶液钙
含钙矿物
地球上的各种矿物质是钙的天然来源。其中有常见的石灰剂、方解石和白云石。
 
可交换钙
 
钙是大多数土壤中阳离子交换容量的主要阳离子。它可以根据植物吸收的需要轻松解吸和补充土壤溶液。
 
土壤溶液钙
土壤溶液中的钙很容易被植物吸收。
 
土壤溶液中钙的命运
与钾一样，植物吸收只是土壤溶液中钙的可能归宿之一。由于钙在土壤中是一种流动性很强的养分，它可能是：
 
失去了浸出
被土壤颗粒保留
沉淀为次生矿物
决定钙有效性的因素：
总钙供应：具有低阳离子交换能力的土壤通常钙含量低。
往往具有低阳离子交换能力的土壤是严重浸出的、高度风化的土壤和/或质地粗糙的土壤。
土壤 pH 值：由于铝饱和度高，酸性土壤的钙含量往往较低。
土壤类型：与高度风化的土壤相比，中度风化的土壤通常具有更多的有效钙。
钙饱和度：如果阳离子交换容量中钙含量低于25%，建议将钙施于土壤中。
镁
镁循环与钙循环非常相似。像钙一样，镁可以通过以下方式含有：
 
含镁矿物
阳离子交换容量
土壤溶液
有多种含有镁的原生和次要矿物质。当这些矿物质溶解或风化时，镁就会变得可用。释放后，镁被土壤颗粒的阳离子交换能力保持或留在土壤溶液中。土壤溶液中的镁可能沉淀成次生矿物质，被植物吸收，或从土壤中浸出。
 
决定可用性的因素
与钙相似，镁在以下土壤中是有限的：
 
含镁矿物质含量本来就低
酸性
高度浸出
石灰与不含镁的材料
含有过量的其他阳离子，如钾、钙和铵，它们与镁竞争并降低其对阳离子交换能力的存在
如果 Ca: Mg 比大于 10:1 至 15:1，则可能会缺乏镁。